Теплові насоси для опалення житлових будинків

Вперше теплові насоси почали використовуватися для опалення житлових будинків ще в середині 19 століття, проте через недосконалість технологій і застосовуваних матеріалів активного використання подібних систем довелося чекати до 70-х років 20 століття. Саме в той час стали зароджуватися ідеї з пошуку економічних способів опалення.

З енергетичної точки зору теплові насоси дозволяють перетворити 1 кВт електричної енергії в 1,5 кВт теплової енергії за рахунок використання електроенергії виключно для роботи агрегатів для перенесення тепла в контурах. Найпростіший тепловий насос складається з трьох контурів:

1. Зовнішній контур - нагрівається за рахунок зовнішніх джерел.

2. Внутрішній контур - призначений для передачі тепла.

3. Контур опалювальної системи

У кожному з контурів теплового насоса протікає свій теплоносій і є свій компресор і випарник. Зовнішній контур теплового насоса може «відбирати» тепло у об`єктів різної природи, які зберігають свою позитивну температуру цілий рік: грунт, вода чи повітря. Отримане від зовнішнього контуру тепло нагріває холодоагент у внутрішньому контурі теплового насоса. Компресор в контурі дозволяє збільшити тиск в системі, нагріваючи при цьому циркулюючі рідини. Конденсатор в тепловому насосі передає тепло теплоносія, який розподіляється по системі опалення. Процес подібного перетворення дозволяє з 1 кВт витраченої електроенергії отримувати на виході теплового насоса від 1,5 до 6 кВт теплової енергії. Вихідна потужність визначається тільки температурою зовнішнього джерела, від якого відбувається відбір тепла.

Температура на виході теплового насоса в кращому випадку не перевищує 55-60 градусів. Тому не будь-яка система опалення житлового будинку зможе ефективно працювати. Якщо теплоносій з такою температурою буде потрапляти в радіаторні батареї, то для ефективного опалення доведеться істотно збільшувати кількість радіаторів в кімнатах. Ідеальним варіантом для використання теплоносія з температурою до 60 градусів є теплі підлоги.

Другим недоліком теплових насосів є мінливість температури, яка визначається температурою нагріву в зовнішньому контурі. Для виключення розкиду температур на виході теплового насоса в систему додатково включають тепловий акумулятор, який згладжує скачки температури. Через додаткового обладнання і необхідності вбудовування теплового насоса спільно з системою теплих підлог, подібні системи опалення мають високу вартість.

Знизити витрати на установку теплового насоса допоможе комбінована система опалення, яка буде розрахована для обігріву житлового приміщення при низьких температурах, що не дозволяють ефективно працювати теплового насосу.

Джерела теплової енергії для теплового насоса

Як джерела, з яких тепловий насос може «відбирати» тепло, можуть служити водні ресурси (річки, озера, колодязі), повітря або грунт.

1. Вода: температура води під льодом завжди позитивна. Для розміщення системи теплового насоса в воду занурюють трубопровід зі співвідношення 1 метр труби - 30 Вт тепла.

2. Повітря: як теплих повітряних мас взимку можна використовувати вихлопи будь-яких агрегатів або повітряні маси вентиляційних систем.

3. Грунт: глибина, на якій відбувається «відбір» тепла, не повинна бути менше 15-20 метрів. На цій глибині температура протягом всього року практично незмінна. Ефективність при вертикальному розташуванні труб теплового насоса становить 50-60 Вт на один метр. Також можна розташовувати труби горизонтально, проте ефективність при цьому трохи знижується - всього 30-40 Вт / м. Пристрої, що перетворюють теплову енергію землі, отримали назву геотермальні теплові насоси.

Перспективи теплових насосів

Відносна дорожнеча обладнання, необхідного для створення систем опалення на основі теплових насосів, і розробка індивідуальних проектів для кожного житлового приміщення і прилеглої ділянки, не додають привабливості для побутових споживачів. У найпростішому випадку можна використовувати тепловий насос типу «повітря-повітря» або звичайний кондиціонер, що дозволяє обігрівати приміщення.

Теплові насоси типу «повітря-вода» схожі в роботі з опалювальними кондиціонерами, проте їх вартість набагато вище вже звичних бойлерів, які застосовуються для нагріву води.

Виробництвом теплових насосів, як і виробництвом будь-якого іншого ефективного енергетичного устаткування, займаються компанії з Європи (Viessmann, Stiebel Eltron), Японії (Mitsubishi Electric), США і Кореї. Випуском теплових насосів займаються і в Китаї.

Статті по темі:

Поділися в соціальних мережах:

Схожі